长白山区泥炭沼泽磁化率特征及其环境意义

以长白山区泥炭沼泽为研究对象,沿不同海拔选择赤池、锦北、大牛沟、金川和哈尔巴岭5个代表性采样点。通过对沼泽垂直剖面的精细采样,利用210Pb和137Cs方法对5个剖面进行高精度定年,综合研究和分析泥炭沉积物质量磁化率沿深度垂直分布特征,进而揭示其环境意义。结果表明,长白山区泥炭沼泽磁化率在表层具有明显的富集规律,富集时间始于20世纪初,并在20世纪后期达到峰值,且其富集含量可达以下层位富集平均值的5～10倍;长白山区泥炭磁化率的表聚性特征反映了在盛行西风等自然因素作用下,大气降尘和城市扩张等多种人类活动对区域环境的影响,很好地指示了区域磁性颗粒物污染扩大和加剧趋势。

大气环境变化的泥炭地质档案

雨养泥炭沼泽是一种重要的泥炭沼泽类型,具有全球广泛分布的特点,其养分补给主要源于大气降水(包括雨、雪和空气尘埃)。它是一个记录大气环境变化的积极的信息储备系统,记录有大气输入的海盐气溶胶、沙尘颗粒、酸沉降、重金属和有机污染物等信息。采用地质定年技术将泥炭深度剖面转化到年代坐标上,并结合泥炭生物地球化学指标检测分析,提取反映这些信息的代用指标,是重建大气环境的变化历史的有效方法。本文讨论了泥炭沉积地球化学行为对沼泽定年和地质记录研究的意义,综述了泥炭沼泽常用的定年方法,总结了大量利用泥炭地质档案反演海洋、岩石—土壤及人类社会对大气环境变化的影响历史的研究,并在此基础上展望了大气环境变化的泥炭档案研究。

盐城滨海湿地近现代碳、氮累积历史

湿地生态系统仅占全球陆地面积的3%~6%,但其碳储量占全球陆地碳库的1/3,相当于大气中碳含量的75%。因此,湿地生态系统在全球碳、氮循环和气候变化研究中起着重要作用。然而,作为一种重要的湿地类型,滨海湿地碳累积变化远没有泥炭地研究广泛。本研究的主要目的是评估江苏盐城滨海湿地近现代碳、氮累积速率变化历史,并估算近150年来盐城湿地碳累积通量。利用210Pb放射性测年方法,结合沉积物干容重、碳和氮含量等基本理化参数,计算近现代碳累积速率(RERCA)和近现代氮累积速率(RERNA),进而估算近150年来碳储存通量。互花米草滩地和光滩沉积柱芯(SAF-1和BAF-1)的平均RERCA分别是165gC?m?2?a?1和116gC?m?2?a?1,平均RERNA分别是3.99gN?m?2?a?1和1.68gN?m?2?a?1。近150年来,RERCA和RERNA随着时间不断增加,展现出极强的固碳潜力。盐城湿地过去150年来的碳、氮累积通量被估算为17.4~24.8kgC?m?2和0.25~0.59 kgN?m?2。RERCA和RERNA之间有着显著的相关关系。本研究将有助于对滨海湿地碳、氮累积历史和潜力变化的评估,也能增进对在当前气候变化和人类活动双重影响下盐城滨海湿地的相应反馈作用的理解。

论太阳轨道运动不绕过太阳系质心的准2400年周期成因

K指数越大表明行星系统在某一径向方向会合的程度越大.K指数极值标定的太阳轨道运动半径的变化具有凸显的准20 a、179 a、2400 a周期嵌套关系.随时间尺度的增大,K指数极大值不但呈现出显著的准2400 a周期,而且太阳系质心在太阳本体内外持续的时间长度的变化也具有准2400 a周期.这其中隐含太阳轨道运动不绕过太阳系质心的准2400 a周期特殊规律.本文以木星和太阳连线为基准方向,创建了行星会合向量指数K.K向量指数图像清晰地呈现出由13~14个准179 a包络线周期(其中3~4个周期谷值出现K<0)构成的太阳轨道运动不绕过太阳系质心的准2400a周期.这一发现为科学辨识太阳轨道运动特征的复杂性又向前推进一步.

太阳轨道运动的2400年周期与轨道周期

通过对行星会合指数运动学方程生成的数据进行傅里叶变换,得到了从年、十年、百年、千年、万年到十万年时间尺度的周期,发现这些周期具有后者是前者10~n倍的特殊倍乘关系.如果将通过傅里叶变换得到的年时间尺度最显著的周期4.964 88 a设为单位时间步长代入行星会合指数方程,则可得到稳定的2400年周期.在此基础上由2400年周期振幅的差异性又构成了更长时间尺度的10万年和40~41万年太阳轨道运动特征周期.这对于揭示太阳轨道运动与太阳活动的关系,以及探讨气候千年尺度和轨道周期变化规律的机制具有重要意义.

应用层次分析法对齐齐哈尔市生态环境质量的评价

依据可持续发展理论和生态城市建设要求,综合考虑社会、自然、环境和经济4个方面,提出指标体系,计算各指标权重,用于评价城市生态环境适宜性的保证程度.结果表明,制约齐齐哈尔市创建生态城市的最大因素是在经济方面,重工业产值比重(P43)指标所占的权重最大,为0.211 2.环境质量持续性适宜度属于Ⅴ级水平,主要是因为经济增长缓慢,工业欠发达造成的.

全新世以来东北地区沼泽湿地发育过程及其对气候变化的响应

沼泽湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域环境稳定中起着重要作用.随着社会经济的发展,人类活动导致湿地大面积退化和消失,严重影响了区域生态安全;恢复退化湿地已成为各国政府和学者关注的焦点.而了解历史时期沼泽湿地发育过程及影响因素则是建立合理湿地恢复目标的重要前提.东北地区是我国最大的沼泽湿地集中分布区,其中70%的湿地面临不同程度的退化威胁;但由于数据的缺乏,东北地区沼泽湿地发育过程及其与气候变化的关系仍不清楚.基于此,本研究系统分析了全新世以来东北地区沼泽湿地形成发育的动态变化过程,并探讨了东北地区不同区域沼泽湿地的发育规律及其对气候变化的响应机理.研究发现东北地区沼泽湿地约从12ka(1ka=1000cal.)开始发育,在距今8.6ka以后开始广泛形成,约有35%的沼泽湿地形成于全新世暖湿期(8.0-4.0ka);而沼泽湿地发育的高峰期则集中在全新世晚期.这种发育趋势与全球北方主要区域沼泽湿地大规模发育趋势显著不同.古气候重建表明,全新世早期东北地区气候温暖湿润,处在有利于沼泽发育的时期,促进了沼泽湿地的形成;而在全新世晚期,东北地区呈现冷湿的气候组合特征,冷湿的气候条件不利于有机质的分解,进而促进了沼泽湿地的大规模形成和发育.此外,研究结果也表明全新世以来东北地区不同区域沼泽湿地发育的时间和规模呈现显著的空间差异,而温度和降水则是影响不同区域沼泽湿地发育的最重要因素.本研究将为我国东北地区沼泽湿地的保护和恢复提供一定的理论和数据支持.

基于课程思政的中学地理环境教育问题初探——以广东省湛江红树林湿地保护区实践活动设计为例

课程思政作为当前教育领域研究的热点,在高等教育中与课程融合渗透实施得较好,但在中等教育阶段两者的结合度还有待提升.中学地理课程以环境教育和人地和谐思想为中心,在核心素养、教学素材方面都具有良好的思政渗透契机.而教师对课程思政的理解偏差、课堂内容僵化以及实施途径单薄等原因导致了地理环境课程与课程思政结合的效果并不理想.基于教材的设计、结合生活中的地理环境、通过野外实践形式寓教于乐三个维度,提出了教学策略,以广东湛江红树林湿地环境保护为主题,设计课程思政与中学地理野外实践相结合的课例,落实立德树人培养目标,丰富中学地理环境教育课程思政素材库,为实现中等教育阶段课程思政与地理环境教育融合提供借鉴参考.

基于泥炭记录的过去150a东北山地大气粉尘沉降

为了探究过去150 a来大气粉尘沉降历史及其对季风边缘区和季风影响区的影响差异,利用长白山典型雨养泥炭灰分粒度、成岩化学元素、210Pb和137Cs年代等指标重建过去大气粉尘变化,并与大兴安岭摩天岭雨养泥炭粉尘记录进行比较。东北山地泥炭灰分主要以粘土颗粒和粉砂颗粒物为主。中值粒径和成岩元素特征也初步揭示东北山地泥炭中矿物灰分主要源于蒙古国和中国北方沙漠和沙地的土壤尘。大气土壤尘降通量自19世纪初至20世纪60年代表现出逐渐增加的趋势,与区域近代化、工业化和战争等人类活动强度增加一致。在过去60 a间具有减小的趋势,与区域自然尘暴的监测数据吻合较好。东北地区长距离传输的大气土壤尘降通量背景基线为(5.2±2.6) g m^(-2)a^(-1)。长白山大气土壤尘降通量(5~38 g m^(-2) a^(-1))小于大兴安岭(14~68 g m^(-2) a^(-1)),揭示了大气尘降随着与尘源区的距离增加而递减,对东北地区西部的影响要强于对东部的影响。

贵州梵净山九龙池沉积物^(14)C年代学研究及全新世碳累积速率变化

放射性碳同位素加速器质谱(ASM^(14)C)测年法是湖泊沉积物定年的主要方法,并且是全新世年代学研究的热点。随着对全新世古气候与环境变化研究的深入,选取不同介质定年可能对年代模型的准确性造成误差,进而影响到气候指标的解译。本文选取贵州东北部梵净山九龙池沉积物中树枝、树叶、树皮、种子等植物残体和全样有机质作为测年介质,利用ASM^(14)C进行定年。结果表明,相比全样有机质,使用植物残体定年可以在一定程度上避免碳库效应的影响。但相比于原位沉积且生长年限较短的叶片,树枝的定年结果偏老,不是一种理想的定年介质。另外,根据定年结果及总有机碳含量重建了全新世九龙池的碳累积速率,发现碳累积速率可以指示该地区亚洲夏季风强度的变化历史。

泥炭沉积与气候变化的泥炭记录

气候变化是影响全球泥炭沼泽分布和演化的最重要的因子之一,而泥炭地由于自身的特点成为过去气候变化的良好地质档案。在介绍泥炭沉积过程及不同类型的泥炭沼泽的发育特点基础上,从过去气候变化的常用泥炭记录和泥炭地碳记录等方面总结了国际上针对泥炭地反演气候变化研究的若干重要进展,重点剖析了泥炭腐殖化度、植物残体、有壳变形虫、生物标志化合物、同位素和孢粉等泥炭地过去气候变化重建的代用指标的适用范围和优缺点,同时也分析了泥炭地碳累积和碳循环等热点研究问题。最后从泥炭地作为过去气候变化的记录档案、泥炭地对现在气候变化的响应与反馈及在泥炭地进行现场气候变化监测与实验等方面对泥炭地与气候变化研究进行了展望。

基于行星会合指数对太阳轨道运动特征的分析

运用刘复刚和王建(2013a)创建的行星会合指数K指代太阳绕太阳系质心运动时,一般情况,行星系质心是和木星位于太阳一侧.当其它3颗大质量行星(或其它7颗行星)和木星分居在太阳两侧,并且这4颗大质量行星(或8颗行星)与太阳近似排成直列的状态时,行星系质心则处在木星相反一侧,这时造成了太阳绕太阳系质心顺时针旋转的假象.本文对这一认识进行了澄清,并通过图示的方法定性地解释了太阳在一个行星系统平均轨道会合周期内角速度的变化特征.相当太阳系质心(C)从太阳本体旋出直到C再次旋进太阳本体这一时段,太阳轨道运动是处在减速期;而当C旋进直到旋出太阳本体这一时段,太阳轨道运动处在加速期.并将其运动特征与太阳轨道角动量的变率进行了对比,这将为揭示太阳活动规律的动力学机制提供了一种可能途径和新的思想方法.

太阳活动Hallstatt周期及太阳活动周强弱变化的预测

基于之前创建的行星会合指数运动学方程,发现太阳质心具有平均准22年向太阳系质心靠近(有时近似重合)的轨道运动周期.在整个太阳系角动量守恒的前提下,推出太阳自转角动量和太阳绕转角动量之和守恒.二者角动量转换造成太阳自转角动量变化和太阳绕转角动量变化具有互为反向的准22年变化规律.太阳自转角速度变化(dω/dt)图像与太阳黑子磁性指数图像具有一致对应关系,这种对应关系可以从物理机制上对太阳活动周相位变化和太阳活动强弱变化进行解释,这为预测太阳活动提供了一种有效方法.本研究为太阳活动替代性指标指代的双世纪周期和2403年哈尔斯塔(Hallstatt)周期规律找到了理论根据.

太阳轨道运动—太阳磁场变化与地球高层大气温度准22年周期循环的联系

基于创建的行星会合指数运动学方程,获得了太阳绕太阳系质心的运动周期为准22年.太阳轨道运动周期和北半球高空大气温度场准22年变化周期二者具有极大的相关性.在整个太阳系角动量守恒的前提下,得到太阳轨道角动量和太阳自转角动量之和守恒.理论上,通过太阳绕转和自转角动量间的转换,建立了行星会合指数与全球高层大气温度场变化的对应关系,进而在大气温度场变化与太阳活动之间建立了联系,并对全球气候变化的成因机制进行了新的探索.

行星会合指数K与行星直列指数I的比较分析

标识行星会合或排成直列程度的方法,是分析行星系统与太阳活动关系的关键.两颗行星会合可以给出准确的会合周期.行星越多获得准确的会合周期就越困难.以往表达多个行星排成近似直列的方法多采用I指数,I取值在0和1之间.但I指数无法呈现多个行星排成直列程度的连续变化过程,也无法区分行星在I指数构成中是位于太阳一侧还是分居在太阳两侧,更无法确定行星系质心与太阳位置关系的变化.K指数是将8大行星轨道半径按质量权重构成的矢量和的模除以一个天文单位的距离长度.K取值在0和7.5105之间.研究表明,行星引潮力会合指数KJ-M具有指代对太阳造成引潮力和引力周期规律的作用.行星质量权重会合指数KJ-N具有指代行星系质心绕太阳系质心的运动规律,进而指代太阳绕太阳系质心的运动规律.这为进一步探讨太阳轨道运动和太阳活动关系研究提供一种有效方法.

准双世纪和Hallstatt气候变化周期对太阳轨道运动调控太阳活动的响应

气候变化准200 a和准2400 a周期被认为是对太阳活动的响应周期，但机制尚不清楚。基于太阳质心坐标系发现，行星会合指数K具有20 a、179~180 a和准2400 a周期。根据修正系数（q=1.11518），在太阳系质心坐标系下标定了太阳轨道运动最基本的特征周期是准22.20 a。研究发现，K指数标定的太阳到太阳系质心距离变化的极值与太阳黑子磁场极性指数（MI）的极值之间具有高度的相关性（rKMI=0.952）。通过对比发现，树轮宽度变化和树轮、珊瑚中14C含量变化的准双世纪和Hallstatt周期与通过修正后的K指数图像准179~200 a和准2300~2600 a周期不但长度近似相等，而且相位也基本吻合。K指数极大值越大表明太阳具有的势能越大。K指数极大值中较小者表明太阳这一时段所具有的势能相对较小，故太阳向行星际空间释放的能量也相对减少，因此对银河宇宙射线的干扰减小，从而使进入大气中的银河宇宙射线和能量粒子的沉降增加，致使14C含量增大。通过对14C含量变化周期与K指数周期在相位对应关系上具有一致性的印证，表明这两种气候变化周期与K指数极大值周期具有正相关对应关系，这对探讨气候变化对太阳活动的响应机制具有重要意义。

太阳自转每隔11年受到行星系统反方向旋转切向力的作用

基于创建的行星会合指数(K)运动学方程,得到太阳绕太阳系质心绕转的真正周期为准22.1826年.在整个太阳系角动量守恒前提下,根据K指数所指代的太阳绕太阳系质心运动轨迹推出:太阳绕转和太阳自转各自角动量虽不守恒,但二者角动量之和守恒.当行星系统处于最大相背离状态,太阳自转角动量增加,太阳自转受到逆时针方向旋转切向力的作用;当行星系统处于最大会合状态,太阳自转角动量减小,太阳自转受到顺时针方向旋转切向力的作用.行星系统远日4颗大质量行星和近日4颗小质量行星对太阳引力的合力沿太阳绕转轨道半径垂直方向的分力,具有准22年周期变化,而且该力的方向就是沿太阳旋转运动轨迹的切向方向.该分力11年与太阳自转方向同向,另11年与太阳自转方向反向,且分别对应太阳自转角动量11年增大和11年减小的变化.这为研究太阳22年磁周期动力学机制探寻到一种新的思想方法.

基于行星会合指数对太阳轨道运动速度和加速度指数的建立——对太阳自转运动周期性振荡成因机制的探讨

Tlatov(2007)研究表明太阳自转具有准22年振荡周期,并认为是太阳系自引力造成的.根据刘复刚和王建(2013)创建的行星会合指数KP(令KP=K是为了和其他指数的表现形式相统一)和获得的修正系数发现:太阳轨道运动具有平均准22.1826年运动周期,认为太阳轨道角动量和太阳自转角动量的周期性叠加致使太阳自转角速度具有准22.20年周期性变化.基于行星会合指数KP同时标定了太阳质心S相对于一个无法观测到的太阳系质心C位置关系的变化规律,进而通过太阳轨道运动指数KS、速率指数Kv、加速度指数Kα对太阳轨道运动特征进行了系统描述,这使得从行星系统之视角分析、揭示太阳运动和太阳活动成为可能,并对太阳自转运动的准11年和22年周期振荡受控于太阳轨道运动的调控进行了分析,这从探索途径和思想方法上是一种突破.依K_P表达式给出的太阳轨道运动轨迹与Jose(1965)、杨志根等(1988)、Scafetta(2014)、Mc Cracken等(2014)给出的图像不但形态特征相同而且图像的相位也完全一致.行星会合指数KP更重要的作用是标定了行星系统质心距离太阳位置关系的变化.本文从行星系统质心出发,根据行星系统质心P与太阳质心S绕太阳系质心C同步运动这一基本原理来进一步揭示太阳轨道运动规律.由于研究问题的出发点和视角不同,按这一途径可根据8大行星公开的天文数据分析太阳轨道运动规律.这种方法不但把纷繁复杂的行星系统统一起来,呈现出行星系统固有的整体运动规律,而且在整个太阳系中建立了与太阳处于相同子系统地位的行星系统质心.在此基础上,通过行星系统质心P与太阳S间位置关系变化,系统分析了太阳S和太阳系质心C的统一与分野规律.其重要意义是通过行星系质心运动规律发现它与太阳轨道运动特征间的本质联系,这使得从行星系统质心的运动特征对太阳运动与太阳活动关系的探寻成为可能.

对太阳轨道运动不绕过太阳系质心这一周期性特征的再分析

基于行星会合指数和行星系日心经度分别获得行星系质心到太阳的距离和日心经度的变化特征,发现杨学祥等(1999)指出的在1990—1994年太阳轨道运动并没有绕过太阳系质心这一特征具有准179年周期.根据对会合指数K极小值的分析表明,当会合指数向量K_(sp)>0时,行星系质心和木星在太阳一侧,保持与太阳同步绕太阳系质心运动;当K_(sp)<0时,则出现行星系质心和木星分别处在太阳质心的两侧,此时行星系质心没有绕过太阳质心,致使太阳质心没能绕过太阳系质心.行星会合指数与行星系质心日心经度两个时间序列的功率谱检测出不同的周期,表明二者指代的物理特征不同.分别对行星会合指数和行星系质心日心经度最强功率谱所标定的19.86年和11.86年周期的物理意义进行澄清,前者是行星会合指数K在极大值附近具有相等K值的频率所表现出的周期,它不是方向周期;后者主要指相对于太阳质心,行星系质心轨迹的封闭曲线旋进和旋出所对应的相同日心经度的频率明显增大所表现出来的周期,它不是理论上K指数相等条件下的周期.这为探索太阳轨道运动与太阳活动的关系研究具有参考价值.

黑龙江流域湿地过去百年水位变化历史及驱动机制

在黑龙江流域上游图强、中游友好和下游洪河湿地采集3个典型泥炭剖面，基于210Pb/137Cs法建立剖面年代学框架，利用有壳变形虫指标，借助转换函数法定量重建人类世以来流域湿地水位变化历史，并探讨其可能的影响因素。研究发现，黑龙江流域图强、友好和洪河湿地泥炭柱芯年代均涵盖了人类世的时间尺度，且不同区域湿地中有壳变形虫的物种组成呈现显著的空间差异。根据约束聚类结果，黑龙江流域湿地水位变化可划分为3个阶段：1）人类世早期（1915年左右），黑龙江流域湿地生境较为湿润，有壳变形虫以喜湿物种为主，如附石/泥炭藓截口虫（Heleopera petricola/sphagni）、凤蝶茄壳虫（Hyalosphenia papilio）等，但水位埋深逐渐增加，湿地生境呈现变干的趋势。区域气候变化是影响湿地水位变化的主要因素。2）1915～1990年左右，黑龙江流域湿地水位变化呈现显著的空间差异，图强湿地水位埋深显著降低，喜湿物种增加，以指示湿润生境的凤蝶茄壳虫（Hyalosphenia papilio）、针棘匣壳虫类（Centropyxis aculeata type）为主；而友好和洪河湿地水位埋深逐渐增加，湿地持续变干，指示湿润环境的物种显著减少，指示干燥环境的顶足法帽虫（Phryganella acropodia）、小匣三角嘴虫（Trigonopyxis arcula）、苔藓鳞盖虫（Assulina muscorum）丰度增大。图强和友好湿地因人类活动影响较弱，区域气候变化仍然是湿地水位变化的主要驱动因素，而洪河湿地水位则受人类活动的显著影响。3）1990年以来，黑龙江流域湿地水位变化因受人类活动的显著影响，上游和中游湿地水位埋深增加，湿地生境持续变干，顶足法帽虫（Phryganella acropodia）、苔藓鳞盖虫（Assulina muscorum）和半空鳞盖虫（Assulina seminulum）占优势；而下游湿地因农田开垦，农田退水使其水位埋深呈现降低的趋势。黑龙江流域人类世以来湿地水位变化受区域气候变化和人类活动的共同影响，在上、中和下游呈现出显著的空间差异。